Co to jest Termoformowanie

Termoformowanie to jedna z najbardziej widowiskowych technologii jakie wymyślił człowiek. Polega ona na przekształceniu bardzo prostego w kształcie półwyrobu, w wyrób o kształcie bardziej lub mniej rozwiniętym w przestrzeni. Wszystko to odbywa się na oczach zdumionych obserwatorów, nie podejrzewających nawet ile wiedzy trzeba posiadać by osiągnąć spodziewany efekt. Wspomnianym półwyrobem do przekształcenia może być tylko wyrób z tworzywa termoplastycznego jako, że tylko ten materiał konstrukcyjny wykazuje w odpowiedniej temperaturze stan wysokiej elastyczności. Stan w którym tworzywo daje się kształtować z dziecinną łatwością bez utraty spójności wewnętrznej ciała stałego. Do termoformowania używamy najczęściej półwyrobów płaskich cienkich czyli folii i grubszych czyli płyt. Wykonywane są one z tworzyw opartych na kilku polimerach. Należą do nich poliwęglan (PC), polimetakrylan metylu (PMMA), poliamid (PA) i kopolimer akrylonitrylobutadieno- styrenowy (ABS), używane do produkcji kształtek technicznych i poli(tereftalan etylenu) (PET), polistyren (PS), polipropylen (PP), polichlorek winylu (PVC) i polietylen (PE) stosowane najczęściej do wytwarzania opakowań. Dla osiągnięcia specjalnych własności powłoki wyrobu termoformowanego wykorzystuje się półwyroby wielowarstwowe. Pierwszym krokiem w technologii termoformowania jest doprowadzenie półwyrobu do stanu wysokiej elastyczności. Można to osiągnąć przez ogrzanie płyty lub folii przez system grzałek. Grzanie powinno być możliwie szybkie a nagrzanie równomierne na całej powierzchni. Najczęściej stosowane systemy grzania oparte są na promieniowaniu (grzałki bezstykowe: ceramiczne, kwarcowe, halogenowe) i przez przewodzenie (grzałki stykowe). Temperaturę do jakiej należy nagrzać tworzywo wygodnie jest odczytać z krzywej termomechanicznej wykonanej dla danego tworzywa. Na rysunku pokazano schematycznie krzywe termomechaniczne dla tworzyw termoplastyczny amorficznych i semikrystalicznych: Grzanie półwyrobu może odbywać się w dowolnym miejscu. Istotne jednak jest by w miejscu formowania półwyrób miał odpowiednią temperaturę. Ważny jest więc czas jaki upływa między końcem grzania a początkiem formowania. W praktyce stosuje się grzanie w miejscu formowania jak i grzanie poza miejscem formowania. Mamy więc termoformierki jednostacyjne i dwustacyjne. Istnieją też rozwiązania gdzie grzanie i formowanie realizowane jest przez dwa oddzielne urządzenia. W zależności od grubości półwyrobu zaleca się grzanie jednostronne lub dwustronne. Dwustronne wymaga podtrzymania płyty lub folii opadającej w wyniku oddziaływania przyciągania ziemskiego. Płyta lub folia podczas formowania utwierdzona jest na krawędziach między ramką dolną i ramką górną. Przekształcanie płaskiego półwyrobu w wyrób rozwinięty w przestrzeni odbywa się przez rozciąganie jego powierzchni. Powoduje to, przy nie zmiennej przecież objętości półwyrobu, zmniejszanie jego grubości. To zmniejszanie nie jest równomierne na powierzchni i praktyczne nie jest możliwe wyprodukowanie wyrobu przez termoformowanie, który ma we wszystkich miejscach taką samą grubość ścianki. Nie jesteśmy jednak bez szans by rozkład grubości był w miarę równomierny. Podczas formowania można zastosować wiele dodatkowych operacji poprawiając w ten sposób rozkład grubości w wyrobie. Do tego konieczna jest wiedza oraz wyposażenie termoformierki. Konieczne do termoformowania narzędzia noszą nazwę wzorników i są narzędziami jednostronnymi. To właśnie sprawia, że proces termoformowania, w odróżnieniu do technologii wtryskiwania czy rozdmuchu, może być łatwo obserwowany. Wzorniki dla kreślonego kształtu mogą być wykonywane jako pozytywowe (wypukłe) i negatywowe (wklęsłe). Zastosowanie jednego lub drugiego rozwiązania zależy od kilku czynników: 1. zakładanego rozrzutu grubości ścianki, 2. rozstrzygnięcia, która strona wyrobu ma być widoczna (prawa), czy ta od strony wzornika czy strona swobodna, 3. struktury powierzchni jaką powinna posiadać prawa strona kształtki, 4. założonych tolerancji wymiarów produkowanej kształtki. Podczas formowania próżniowego naprężenia nie są duże, dlatego też wzorniki nie są narażone na duże obciążenie. Dlatego materiały stosowane na wazoniki mogą być bardzo różne. Dobór materiału na wzornik zależy głównie od przewidywane liczby kształtek, jaka ma być na nich wykonana. Przy niedużych seriach można je wykonywać z materiałów drewnopochodnych lub z żywic polimerowych. Przy seriach dużych wykonuje się je ze stopów aluminium, rzadko ze stali. Termoformowanie charakteryzuje się wieloma zaletami do których można zaliczy: 1. małe nakłady inwestycyjne w przeliczeniu na jedną sztukę wyrobu lub jej ciężar, 2. tanie narzędzia, co zmniejsza ryzyko uruchomienia nowej produkcji, 3. możliwość szybkiego wykonywania prototypów i małych serii z różnych tworzyw, 4. rentowność produkcji także w przypadku małych serii, 5. możliwość otrzymania wyrobów o dużej powierzchni, cienkich i bardzo cienkich, 6. krótki cykl wytwarzania, duża wydajność (oczywiście nie taka, jak w technologii wtryskiwania), 7. możliwość zastosowaniu form wielokrotnych, pozwalających wytworzyć wiele 8. wyrobów w jednym cyklu, 9. duży wybór materiałów wyjściowych. Najpoważniejszą wadą technologii termoformowania jest, w przeliczeniu na jednostkę masy wyrobu, wysoka cena materiału. Koszt materiału w wyrobie termoformowanym jest przeciętnie o 100% wyższy od kosztu tworzyw w technologii wtryskiwania. Także duży odpad powstający w wyniku odzielania kształtki od pozostałej części arkusza jest niewątpliwą wadą tej technologii. Termoformowanie to proces bardzo efektowny, ale jednocześnie stosunkowo trudny. Do osiągnięcia sukcesu konieczne jest tu głęboka wiedza o tworzywach lub długoletnie doświadczenie zawodowe. Nie bez znaczenia jest także koszt materiału wyjściowego. Przetwórca korzystający z technologii wtryskiwania może wykonać kilkanaście czy kilkadziesiąt wtrysków próbnych zanim ustali optymalne parametry procesu. Ceny szczególnie płyt do termoformowania nie pozawalają na taką rozrzutność przy uruchamianiu produkcji w technologii termoformowania. dr inż. Leszek Nakonieczny

AUTOMATYCZNY PODAJNIK MATERIAŁU W ROLI

Termoformierka próżniowa z automatycznym podajnikiem materiału z roli z funkcją bezpośredniego laminowania.

WENTYLATORY

Wentylatory promieni-owo bębnowe mają za zadanie wystudzić produkt po termoformowaniu. Od teraz w każdej termoformierce istnieje możliwość podziału wentylatorów na […]